張廣濱 李穎 李玉祥 王中喜 邢河寧

摘要：陳南聯(lián)合站于2009年投產(chǎn)，每天外輸污水量5500m3/d，由多級式離心泵進(jìn)行污水升壓外輸，在使用過程中多次發(fā)生機(jī)械密封漏水和平衡盤磨損過大，除了一部分是崗位人員不當(dāng)?shù)牟僮鲗?dǎo)致原因外，最大的原因是所外輸?shù)奈鬯|(zhì)導(dǎo)致的故障。

關(guān)鍵詞：離心泵；結(jié)垢；平衡盤磨損

概況

陳南聯(lián)合站于2009年投產(chǎn)，設(shè)計原油處理規(guī)模60×104t/a。目前進(jìn)站液量為9000m3/d，其中污水量7400 m3/d，污水處理部分由1座2000m3污水沉降罐和1座1000m3污水外輸緩沖罐組成，未建設(shè)污水處系統(tǒng)，分水器分水及一級沉降罐出水先進(jìn)入1座2000m3污水沉降罐，再進(jìn)入1座1000m3污水外輸緩沖罐。其中2000m3/d用于井口回?fù)接盟Ｓ?500m3/d經(jīng)污水提升泵外輸至42#站進(jìn)行回注。

陳南聯(lián)合站現(xiàn)有的污水沉降罐和外輸緩沖罐不能夠滿足《油田采出水處理設(shè)計規(guī)范》GB50428-2007的要求，水中鈣、鎂、鍶離子含量含量非常高，還有部分浮油和油泥砂也被帶入到污水系統(tǒng)里，對陳南站的污水提升泵造成了一定的影響。

陳南站污水提升泵初期是由3臺HWDY85-45×4多級離心泵組成，排量85m3/h，揚(yáng)程160m。在使用過程中，大約半年左右的時間就會發(fā)生機(jī)械密封損壞漏水，在使用一年左右就會發(fā)現(xiàn)泵軸向竄動量超標(biāo)。剛開始我們認(rèn)為是建站初期設(shè)計部門對陳南區(qū)塊的產(chǎn)量估計不足導(dǎo)致泵型選擇時排量偏小，導(dǎo)致污水泵長期處于超負(fù)荷的狀態(tài)下以至于故障頻發(fā)。2013年上級為我站更換了兩臺ADL500-640B多級離心泵，該泵排量300m3/h，揚(yáng)程150m在使用了一段時間后又發(fā)生了機(jī)械密封漏水和泵軸向竄動量超標(biāo)，這時就不存在污水泵超負(fù)荷的原因了，肯定是其他原因了。在對此泵的拆解維修過程中發(fā)現(xiàn)機(jī)械密封和軸套上面有厚厚的一層垢和油泥沙組成的污垢，這時發(fā)現(xiàn)平衡管里也堵滿了泥垢，更為嚴(yán)重的是平衡盤和平衡板磨損嚴(yán)重需要更換。從以上可以看出是污水水質(zhì)導(dǎo)致的污水泵的故障。

借用勝利設(shè)計院三采中心于2013年7月20日和8月27日分兩次對陳南聯(lián)合站6#罐的進(jìn)出水進(jìn)行水質(zhì)檢測，數(shù)據(jù)具體見表1。

由表1可見：陳南聯(lián)合站6#罐出水礦化度為17177.98 mg/L，pH值為7.3，水體堿性。其成垢陽離子中，鈣、鎂、鍶、鋇離子含量分別為384.3 mg/L、139.3 mg/L、14.7 mg/L、0.0mg/L；成垢陰離子中，碳酸氫根含量為413.0mg/L，硫酸根含量231.7 mg/L；氯離子含量為9931.3 mg/L。外輸水呈較高礦化度，污水腐蝕性高，具有一定的結(jié)垢趨勢。碳酸鹽垢是油田生產(chǎn)中最為常見沉積物，陳南站是稠油處理站，稠油脫水需要加熱到90℃左右才能保證原油外輸含水降低到1.7%以下。由于溫度升高，壓力降低，CO2釋放使成為CaCO3解度下降并析出沉淀。陳南污水中含有鈣離子含量為384.3 mg/L，如果這些鹽類在加熱后全部分解成為CaCO3，CaCO3的溶解度僅為為6.9×10-5mol/L，理論上每噸水中可產(chǎn)生1.1Kg的CaCO3結(jié)垢。還有CaSO4在38℃以下時，生成物主要是石膏，CaSO4。2H2O超過這個溫度就會生產(chǎn)硬石膏CaSO4，有時還伴有半水硫酸鈣CaSO4。1H2O。再由于陳南污水中的鍶離子也比較高，所以生成的鋇垢（重晶石）也較為常見。

我們知道多級離心泵的工作原理是：末級葉輪出來的帶有壓力的液體，經(jīng)平衡板與平衡盤間的徑向間隙流入平衡盤背面的水室中，使水室處于高壓狀態(tài)，這時平衡盤背面和泵進(jìn)口的兩側(cè)壓力不相等，因而也就產(chǎn)生了指向葉輪進(jìn)口方向的軸向推力。平衡盤背面的水室有平衡管與泵的入口相連，其壓力近似為泵的入口壓力。這樣平衡盤內(nèi)外兩側(cè)壓力不相等，就產(chǎn)生了向后的軸向平衡力。軸向平衡力的大小隨軸向位移的變化、調(diào)整平衡盤與平衡板間的軸向間隙（即改變平衡盤與平衡板間水室壓力）而變化，從而達(dá)到平衡的目的。平衡管內(nèi)的污水流速較慢，分解產(chǎn)生CaCO3、CaSO4等泥垢，容易把平衡管堵塞，這個動態(tài)的平衡力被打破，只剩下指向進(jìn)口的軸向力，平衡盤和平衡板也很快被磨損掉，而且?guī)淼膯栴}不止于此，它將導(dǎo)致葉輪進(jìn)口與口環(huán)、葉輪與導(dǎo)葉、進(jìn)口處的機(jī)械密封也發(fā)生摩擦、磨損導(dǎo)致?lián)p壞。從以上分析可以看出是污水水質(zhì)導(dǎo)致的污水泵的故障頻發(fā)。

改進(jìn)方案

我們一方面向上級申請向污水中投加阻垢劑來改善水質(zhì)，另一方面從操作層面上解決問題：1、經(jīng)常測量平衡管的溫度，平衡管的溫度與出口管線溫度一致，就認(rèn)為平衡管是暢通的。如果溫度下降或溫度接近室溫，即可判斷平衡管已經(jīng)結(jié)垢或已經(jīng)發(fā)生堵塞，需要立即停泵進(jìn)行清理。2、定期對機(jī)械密封和軸套拆解清理上面的泥垢，保證動環(huán)能在軸套自由的浮動。